本发明专利技术公开了一种包括由金属壁的相对侧限定的沸腾通路和冷却通路的热交换器。金属壁与隔离部件之间的钎焊材料层将热交换器的构件结合在一起。已发现，通过将钎焊热循环修改成首先在延长的时间段采用500°C的温度且然后将温度升高到590°C至600°C的温度，可以形成品质良好的钎焊接合部。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造具有高传热效率的金属热交换器的改进的方法。具体而言，本专利技术涉及一种用于制造包含增强隔离板的钎焊式热交换器的改进的方法。
技术介绍
热交换器的两种设计目前一般用于低温、精炼和化学应用中的再沸器-冷凝器。当前使用的一种类型的热交换器是竖向壳管式热交换器。为了利用此设计在比较低的温差下实现足够高的热传递程度，使用了增强沸腾层(EBL)。EBL通常具有包括提供沸腾核化部位以有利于沸腾的大量细孔的结构。EBL被施加至管的内侧，并且在管的外侧设置纵向长槽以便于热传递。在US3，384，154中首先提供了用于热交换器的增强沸腾层。该专利公开了在溶剂中在塑性粘合剂中混合金属粉末并向基底金属表面施加浆体。经涂覆的金属经受还原气氛并在充足的时间被加热至一定温度使得金属粒子烧结在一起并烧结至基底金属表面。US3, 457，990公开了一种具有机械或化学地形成在其中的再进入沟槽的增强沸腾表面。已公开其它施加EBL的方法。GB2034355公开了将有机泡沫层施加至金属传热部件并首先通过无电镀且然后通过电镀使用诸如铜之类的金属来镀覆泡沫。US4，258，783公开了在热传递表面上机械地形成压痕且然后在点蚀表面上电镀金属。GB2062207公开了通过粉末火焰喷涂来向金属基体施 加金属粒子。EP303493公开了通过火焰或等离子喷涂来将金属与塑料材料的混合物喷涂到基底金属上。US4，767，497和US4，846，267公开了对铝合金板进行热处理以产生析出物，接着化学地蚀刻掉析出物以留下点蚀表面。EP112782公开了向金属壁施加钎料与球形粒子的混合物并加热经涂覆的壁以熔化钎焊材料。—种用于低温、精炼和化学应用中的普通热交换器是通过在铝分隔板或壁之间配置波状铝板以形成多个流体通路而制作的板翅式钎焊铝制热交换器。板被包覆有铝钎焊层，或者在待结合的表面之间插入一层钎焊箔。当在预定的时间段加热至预定温度时，钎焊箔或包覆层熔化并与相邻的板形成冶金结合。得到的热交换器包含由密集的间隔的翅片的交替层组成的多个通路。典型布置的通路的交替层均包含具有6至10个翅片/cm (15至25个翅片/英寸)的密度以及0.5至Icm (0.2至0.4英寸)的翅片高度的翅片。在普通应用中，第一系列的交替通路运送用于冷凝的蒸气，而第二系列的交替通路运送用于沸腾的液体。典型的钎焊铝质热交换器必须能够耐受2068至2758kPa (300至400psia)。提出了在钎焊式热交换器的沸腾通路中使用增强的沸腾层替代翅片的专利包括US5, 868，199、US4，715，431和US4，715，433。这些专利提出堆叠铝板，每个铝板都具有在一侧施加以限定沸腾通道的EBL并在铝板的另一侧具有翅片以限定冷凝通道。钎焊材料层配置在该叠层中的结合表面之间，并且该叠层在一定时间段经受加热以获得钎焊式热交换器芯部。这些专利中描述的这些钎焊式铝热交换器尚未商业化，这是因为EBL通常在565° C至593° C (1050° F至1100° F)下钎焊，而金属构件随后钎焊在一起发生在593° C至621° C (1100° F至1150° F)左右。在第二较热的热处理期间难以维持EBL——特别是由互相结合的金属粒子提供的多孔结构——的完整性和效力以实现钎焊。该困难使得缺乏在沸腾通路中具有EBL的可商购的钎焊式热交换器。在US7，677，300中，公开了一种用于制造钎焊式热交换器方法及热交换器。然而，在为高钎剂钎焊式铝质热交换器产品进行的制作开发试验中，发现用于向AA-3003铝分隔板涂敷高钎剂含量涂层的初始受控气氛钎焊(CAB)工艺引起遍及与铝板基底冶金地结合的多孔金属基质存在一些残留的氟化钾铝(KAlFx)钎剂。尽管这一事实本身并不出乎意料，但已发现，残留的钎剂——即使在高钎剂含量涂覆板的超声波清洁之后保留了相对小的量且其蒸气压力较低——会对通常用于利用AA-3003分隔板来制作BAHX的后续真空铝钎焊(VAB)工艺产生不利影响。
技术实现思路
本专利技术是一种用于制造钎焊式金属热交换器的改进的方法及得到的设备。增强沸腾层(EBL)设置在沸腾通路的壁上。钎焊材料(钎料)的熔点低于增强沸腾层中的金属粒子的熔点。在一个实施例中，增强沸腾层和/或钎焊层中的金属是第一金属与具有比第一金属的熔点低的熔点的第二金属的合金。可在EBL和钎焊材料中使用不同的第二金属，只要第二金属提供了具有较低熔点的合金。在一个实施例中，钎焊材料中的第二金属的浓度比EBL中大。因此，我们发现，当钎焊温度在延长的时间段与EBL中的金属的熔点相差8.3摄氏度(15华氏度)以内时，EBL出乎意料地保留其孔隙率和因此其效力。在一个实施例中，冷凝通路包含翅片以有利于热传递。基于在延长的时间段采用在500° C的温度稳定段(temperature plateau)以在使工件升温至590° C至600° C的最终钎焊温度之前实现残留氟化钾铝钎剂的脱气(off-gassing)的改良·真空铝钎焊热循环的使用，可以获得良好品质的钎焊接合部，其中否则在使用传统VAB热循环的情况下，由于残留氟化钾铝钎剂脱气在钎焊温度范围内与钎焊合金的冲突，将引起不良钎焊。在500° C下启动脱气在相当长的时间段在该温度下被消耗之后才开始的事实不会使其对于本领域的技术人员来说是显而易见的选择。此外，500° C温度相对接近用于结合构件的钎焊合金的熔点的事实将进一步阻碍本领域技术人员考虑这种选择。附图说明图1是三个热交换器的透视图。图2是图1中的热交换器的芯部的透视图，其中各层被剥离以显露内部。图3是图1中的热交换器的芯部的透视图，但从与图2不同的视角取得。具体实施例方式本专利技术的方法可以用来通过钎焊构成热交换器的任何构型，包括壳管式交换器，但可最适合应用于板式交换器。本专利技术的热交换器的沸腾和冷却通路可定向成提供交叉流动、逆流流动或并流流动。此外，本专利技术的热交换器可在低温空气分离、烃处理或依靠沸腾来实现热交换器的任何其它工艺的环境中采用。若干类型的金属可以用于构成热交换器。铝是最广泛用于钎焊式热交换器的金属。铝适合于低温应用，这是因为它在较低的温度下抵抗脆化。钢或铜可用于加热或冷却对铝具有腐蚀性的流体。出于说明的目的，将关于在低温空气分离的环境中有用的逆流铝制板式热交换器来描述本专利技术。图1示出了一连串用于低温空气分离中的典型板式热交换器10。热交换器10具有设置在芯部20中的交替的沸腾通路12和冷却通路14。诸如液氧之类的液体通过导管16递送至歧管18并分配给沸腾通路12。设想通过不同于芯部20下方的导管16或歧管18的手段来向沸腾通路12递送液体，诸如通过在沸腾通路12的底部热虹吸。此外，液体可从芯部20的侧面或顶部递送给沸腾通路12，或许通过可包括分配翅片的分配网络。液体在沸腾通路12中沸腾，从而间接吸收从冷却通路14传导的热。来自沸腾通路12的气态氧诸如由集流管22收集并通过导管24移走。设想通过不同于芯部20上方的导管24或集流管22的手段从沸腾通路12收集气体，诸如可以热虹吸布置结构提供所述收集。此外，气体可从芯部20的侧面或顶部从沸腾通路12被收集，或许通过可包括收集翅片的收集网络。诸如气态氮之类的流体通过导管26递送至歧本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·J·戈德里，
申请(专利权)人：环球油品公司，
类型：
国别省市：
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